一种纯电动汽车电池绝缘检测系统的设计
纯电动汽车绝缘检测方法及维修案例分析
AUTO AFTERMARKET | 汽车后市场纯电动汽车绝缘检测方法及维修案例分析王昕灿1 李京鑫2 翟羽1 王震1 王贺11.江苏航运职业技术学院 江苏省南通市 2260102.马鞍山职业技术学院 安徽省马鞍山市 243031摘 要： 绝缘性是纯电动汽车高压安全性能中的主要指标之一，在进行纯电动汽车检测与维修过程中，对高压电气系统的绝缘性能检测需要使用专用的绝缘测试仪器，测量高压电缆及高压部件对车身绝缘电阻是否位于规定值范围内。
分析绝缘检测原理和绝缘电阻检测方法，并以奇瑞eQ1纯电动汽车绝缘故障为例，进一步剖析绝缘检测方法和注意事项，为新能源汽车的检测和维护提供安全保障。
关键词：纯电动汽车 绝缘检测 维修 安全1 引言纯电动汽车动力系统一般具有直流300V以上的工作电压，其主要包括驱动电机及控制器、高压动力电池及电池管理系统、高压控制盒、逆变器总成及其他电力电子设备[1]。
因此相对较高的车辆运行电压对纯电动汽车高压动力系统和整车底盘间的绝缘性能提出了更为严格的要求。
车辆动力传输系统中高压动力电缆的绝缘层往往会因受环境潮湿影响绝缘性，或者绝缘层老化干裂导致绝缘性能下降，从而易导致动力系统电源高压导线透过绝缘层介质与整车底盘结构形成电路回路，造成高压电路短路、底盘电位整体上升，危害性极大。
这些危害会造成驾驶人员、乘坐人员以及维修人员的人身安全，同时也将在一定程度上影响车辆控制线路、信号线路以及其他低压电路的正常工作。
当车辆高压系统与底盘间多处连接点间的绝缘性能严重下降，更会造成漏电短路，产生热积效应，最重要的情况下甚至会造成整车电气火灾。
因此，保障纯电动汽车的绝缘性能是保证车辆安全性的重要工作之一，通过准确实时监测高压系统对底盘的绝缘性，包括驱动电机系统绝缘性、动力电池系统绝缘性等，可以及时排查并解决车辆的绝缘故障，保证车辆设备正常运作和汽车安全运行。
在新能源汽车检测与维修过程中，对于绝缘性能的好坏一般通过被测物绝缘电阻的大小来判定。
燃料电池系统绝缘电阻设计及分析
摘要：介绍了燃料电池系统的绝缘电阻保护原理，分析了绝缘电阻的设计要点，对于提高燃料电池系统的绝缘电阻设计水平具有良好的借鉴意义，可以有效提升燃料电池汽车的高压电安全性能。
关键词：高压电；燃料电池系统；绝缘电阻0 引言我国新能源汽车发展迅猛，确立了以燃料电池汽车、混合动力汽车和纯电动汽车三种车型为三纵，以多能源电力总成、电动汽车驱动电机、电动汽车动力电池三种共性技术为三横的研发布局。
燃料电池汽车作为终极能源解决方案，在发展过程中遇到了诸多问题，尤其高压电安全设计一直是难点，绝缘电阻是考量高压电安全性的重要指标。
因此，燃料电池系统的绝缘电阻设计显得尤为重要。
1 绝缘电阻保护原理对于高压电而言，其触电防护直接关系到人身安全，主要的防护措施包括基本防护和单点失效防护。
基本防护主要是零部件的防护设计，通过绝缘、遮拦或外壳设计，防止人员与带电部分直接接触。
单点失效防护主要是电位均衡和绝缘电阻防护。
对于绝缘电阻防护，标准规定在高压系统最大工作电压下，直流电路的绝缘电阻最小值为100 Ω/V，交流电路的绝缘电阻应大于500 Ω/V。
为满足整车对绝缘电阻的要求，根据高压部件的数量，每个组件应有更高的绝缘电阻。
对于燃料电池汽车，标准规定组合电路的绝缘电阻至少达到500 Ω/V，如果交流电路中应用了附加防护方法来避免单点失效后的触电事故，则绝缘电阻值可以降低至100 Ω/V。
2 绝缘电阻分析电堆绝缘电阻模型如图1所示，其中R1表示正极端板对地的绝缘电阻、R2与R3表示冷却液对地的绝缘电阻、R4表示负极端板对地的绝缘电阻。
R1和R4由高压母排与框体的爬电距离、绝缘材料决定。
导电的双极板与冷却液直接导通，冷却液又经过管路、散热器直接与车身相连，冷却液的电导率决定了R p2（R1与R2并联后的等效电阻）、R n2（R3与R4并联后的等效电阻）的大小。
在冷却系统设计时，要考虑将零部件与车身进行隔离，并使用非金属材料,采用去离子水，增加去离子树脂来降低冷却水的电导率，从而提高绝缘电阻值。
纯电动商用车绝缘故障分析
10.16638/ki.1671-7988.2021.08.004纯电动商用车绝缘故障分析张佳佳，郭凡，何田，同晓光（陕汽集团商用车有限公司研发中心，陕西宝鸡721013）摘要：电动汽车通过高压电能进行整车驱动及附件控制，为保证整车安全性，高压系统均设置有绝缘检测及断电保护功能。
文章针对纯电动车辆最受关注的绝缘故障进行原理及故障分析，在设计、装配、使用等环节进行详细原因及排查方案介绍，用于指导市场故障车辆的排查及后期设计方案的优化。
关键词：纯电动车；高压系统；绝缘故障；解决方案；优化建议中图分类号：U469.72；U472.42 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2021)08-10-03Insulation Fault Analysis of Pure Electric Commercial VehicleZhang Jiajia, Guo Fan, He Tian, Tong Xiaoguang（R&D Center of Shaanxi Automobile Group Commercial Vehicle Co., Ltd., Shaanxi Baoji 721013）Abstract:In this paper, the principle and fault analysis of the most concerned insulation fault of pure electric vehicles are carried out. Electric vehicles drive the whole vehicle and control its accessories through high-voltage electric energy. In order to ensure the safety of the whole vehicle, the high-voltage system is equipped with insulation detection and power-off protection functions. For the insulation fault of pure electric vehicles in the market, the design, assembly, use and other aspects are discussed Detailed reasons and troubleshooting scheme are introduced to guide the troubleshooting of market failure vehicles and the optimization of later design scheme.Keywords: Pure electric vehicle; High voltage system; Insulation fault; Solution; Optimization suggestionCLC NO.: U469.72; U472.42 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2021)08-10-031 引言纯电动汽车动力源为高压动力电池，由动力电池输出高压电，经电机控制器转换后驱动主电机带动车辆运行，同时为制动、转向、PTC、空调等辅件系统提供动力源。
电动汽车动力电池节能检测系统的硬件设计
电动汽车动力电池节能检测系统的硬件设计张剑锋;叶文杰;胡正群;刘蒙;梁昊;朱小杰【期刊名称】《检验检疫学刊》【年(卷),期】2012(022)001【摘要】介绍了一种电动汽车动力电池节能检测系统的硬件设计。
系统采用有源功率因数校正的方法,提高了功率因数。
在电池放电检测过程中,设计的逆变电路可以将直流逆变成三相交流电反馈到电网,实现电能的回馈,为电池检测机构节省大量电能。
该方法能达到节能目的,为能量回馈型动力电池检测设备的研制提供新的思路。
%This paper proposes a design of an energy-saving testing system for power battery of electric vehicles.By using active power-factor correction,the power-factor is increased.During discharging,the designed inverting circuit can produce sine wave back to grid.This solution achieves energy recycling and save lots of electricity cost for battery testing center.【总页数】2页(P24-25)【作者】张剑锋;叶文杰;胡正群;刘蒙;梁昊;朱小杰【作者单位】湖北出入境检验检疫局,湖北武汉430050;武汉蓝电电子有限公司;湖北出入境检验检疫局,湖北武汉430050;湖北出入境检验检疫局,湖北武汉430050;湖北出入境检验检疫局,湖北武汉430050;湖北出入境检验检疫局,湖北武汉430050【正文语种】中文【中图分类】TM910【相关文献】1.电动汽车蓄电池组电流检测系统硬件设计 [J], 代琪琪;杜明星;魏克新2.电动汽车动力电池检测系统设计 [J], 王龙;孙谨哲;周军;司星望3.电动汽车动力电池节能检测系统的硬件设计 [J], 张剑锋;叶文杰;胡正群;刘蒙;梁昊;朱小杰4.纯电动汽车动力电池绝缘检测系统设计 [J], 杨胜兵;范文涛5.RF无线通信的LiFePO4动力电池检测系统硬件设计 [J], 沈勇玲; 朱可; 蒋彪; 刘和平因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
新能源纯电动汽车高压绝缘故障的诊断流程
新能源纯电动汽车高压绝缘故障的诊断流程1.首先，检查车辆是否有电池漏电现象。
First, check if the vehicle has any battery leakage.2.如果有电池漏电现象，需要及时更换损坏的电池。
If there is any battery leakage, the damaged battery needs to be replaced in a timely manner.3.紧接着，检查高压电缆是否存在损坏或老化的情况。
Next, check if there is any damage or aging of the high voltage cables.4.若发现高压电缆损坏，需要立即更换。
If any damage is found on the high voltage cables, immediate replacement is required.5.然后，检查电动汽车的电机是否存在绝缘失效。
Then, check if there is any insulation failure in the electric vehicle motor.6.如果发现电机绝缘失效，需要对电机进行绝缘测试。
If insulation failure is found in the motor, insulation testing needs to be conducted on the motor.7.接着，检查电池包的绝缘情况。
Next, check the insulation of the battery pack.8.如发现电池包绝缘不良，需及时替换。
If insulation failure is found in the battery pack, it needs to be replaced promptly.9.另外，检查充电系统是否存在绝缘故障。
纯电动汽车高压回路安全监测系统设计
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ａｉ ｍｉ ｎ ｇ ａ ｔ ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｚ ｉ ｎ ｇ ｈ ｉ ｇ ｈ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ａ ｆ ｅ ｔ ｙ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｉ ｒ ｎ ｇ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｐ ｕ ｒ ｅ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ， ｉ ｎ ｓ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｉ ｒ ｎ ｇ ， ｐ ｒ ｅ — ｃ ｈ ａ ｒ ｇ ｉ ｎ ｇ ， ｈ ｉ ｇ ｈ ＆ ｌ ｏ ｗ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｈ ｉ ｇ ｈ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｌ ｏ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｈ ｉ ｇ ｈ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｗｅ ｒ ｅ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｅ ｄ． ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｉｎ ｒ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ
基于STM32的电动汽车动力电池管理系统设计
基于STM32的电动汽车动力电池管理系统设计随着对环境保护和汽车技术的不断追求，电动汽车逐渐取代传统燃油汽车成为人们的首选。
作为电动汽车的核心组成部分之一，动力电池的管理系统在保证车辆性能和安全的同时起着至关重要的作用。
本文将基于STM32单片机介绍电动汽车动力电池管理系统的设计。
一、电动汽车动力电池管理系统的概述动力电池管理系统是电动汽车控制系统中的一个重要模块，主要用于监测、控制和保护动力电池组。
其主要功能包括电池组的电压、电流、温度的监测与采集，对电池组进行均衡和充放电控制，以及电池过充、过放和过温等异常条件的检测和保护。
二、STM32单片机的选择STM32单片机具有功耗低、性能强大、集成度高等特点，是嵌入式系统设计的理想选择。
在电动汽车动力电池管理系统设计中，STM32单片机可以实现对电池组各种参数的高精度采集与控制，具备良好的可靠性和稳定性。
三、电池组参数的采集与控制1. 电池组电压采集：通过电压分压电路和模数转换器实现对电池组电压的采集，并通过STM32单片机进行精确测量和数据处理。
2. 电池组电流采集：采用电流传感器和模数转换器对电池组电流进行实时监测，实现对电池组的充放电控制。
3. 电池组温度采集：通过温度传感器实时测量电池组温度，并结合STM32单片机的温度补偿功能，对电池组的温度进行精确控制。
4. 电池组均衡控制：根据对电池组电压的监测和比较，通过控制均衡电路，实现对电池组各个单体电池的均衡充放电，从而提高电池组的使用寿命和性能。
四、电池异常状态的监测与保护1. 过充保护：当电池组电压超过设定阈值时，系统会自动切断充电电路，避免电池过度充电造成安全隐患。
2. 过放保护：当电池组电压低于设定阈值时，系统会自动切断负载电路，保护电池组避免过度放电。
3. 过温保护：通过温度传感器实时监测电池组温度，当温度超过设定阈值时，系统会自动采取保护措施，如切断充电和放电电路，保证电池组的安全运行。
硕士论文：纯电动汽车用锂电池管理系统的研究
Ｌｉ－ｉｏｎ ｂａｔｔｅｒｙ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．Ｏｎ ｔｈｉｓ ｂａｓｉｓ，ｔｏ ｔｈｅ ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｓ ｏｆ ｓａｆｅ ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｕｓｅ，
ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｕｓｅ ｉｎ ｖｅｈｉｃｌｅ ａｎｄ ｗｏｒｋｉｎｇ
ｆｏｒ Ｌｉ－ｉｏｎ ｂａＲｅｒｙ，ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ
ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｔｈｅ ｈａｒｄｗａｒｅ ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｌｉ－ｉｏｎ ｂａｔｔｅｒｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ，
ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ ｔｈｅ ｂａＲｅｒｙ
ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ｓｏｆｔｗａｒｅ ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ
当前，电动车辆可选用的二次动力电池主要包括铅酸电池、镍镉电池、镍氢 电池和锂离子电池，它们之『白Ｊ的主要性能对比参见表１－１［２】【３１。
表１－１常用蓄电池主要性能比较
项目
Ｔａｂｌｅ １－ｌ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｓｅｖｅｒａｌ ｂａｔｔｅｒｉｅｓ ｉｎ ＥＶ
铅酸电池
镍镉电池
镍氢电池
锂离子电池
奥运会期间，共计有５０辆装有这套电池管理系统的纯电动大巴投入到电动公 交运营，并实现了“零故障＂稳定运行。 关键词：纯电动汽车、锂电池管理系统、充电模式、锂电池安全性、ＳＯＣ估算 分类号：Ｕ４６３．６３
＝｜Ｅ塞窑遭鑫堂亟±堂位论塞鱼堡曼１８△ｇ！
ＡＢＳＴＲＡＣＴ
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｉｓｓｕｅｓ，ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ
工作电压（Ｖ）
质量比能（胁／ｋｇ）
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Key Words:Insulation detection;Electric vehicle;leakage current;Ultra-low power consumption
1.概述
1.1引言
纯电动汽车在上个世纪初具模型。电动汽车在行驶过程中不会排放尾气，噪声低，有利于生态自然。所以在当时纯电动汽车也初是兴盛一时。然而纯电动汽车也有它的弊端。相比传统汽车，它行驶的距离很短，并且充电时间长。电池寿命也不高，需要不停的更换电池。所以纯电动汽车目前不可用于长途，只能在本地短距离行驶。在这点上不是很方便[3]。
1.3 目前常用的绝缘检测方法
1.3.1摇表测量法
摇表这个名称使用的比较普遍。摇表的全名是兆欧表。摇表是一种非常普遍的测量工具。通常使用手遥发电机供电。摇表所使用的单位为兆欧。
I
F1F2
N+
SM
-
F2F1
I2RXR
图1-1摇表原理图
摇表的工作原理很简单。就是通过欧姆定律，用电压除以电流得出绝缘阻值大小。该表工作时产生激励电压，把它加到被测网络，在测电流就可以的出绝缘电阻大小。该表有两部分结构。发电机和电磁比率表。使用者使用手摇动手杆，那么电机就会制造出高压交流电。交流经过整流变成检测用的的直流。加到待测装置就能求得当前绝缘阻值[7]。但是这种方法也有一些不足之处：
关键词：绝缘检测；纯电动汽车；漏电流；超低能耗
Andesign of electric vehicle battery insulation detectionsystem
Abstract:Electric energy is a very good clean energy. Electric car is a very convenient means of transportation. . In many places, the use of electric cars is very wide, and the speed of penetration is increasing.Although, the use of electric cars is not only convenient and environmentally friendly. But there are some disadvantages of the electric car itself. Safety problems of electric vehicles may affect the safety of passengers. The car battery of the electric vehicle is connected in series through a lot of lead batteries, which cause the voltage of the battery is very high. Due to this high voltage, the insulation of the battery and the chassis of the vehicle must be kept well. But with the aging of the car, the wrong operation of passengers, as well as the erosion of water vapor and other factors can lead to insulation failure. When the insulation performance is reduced to a threshold, it will make a point on the battery damage. May also cause serious consequences such as fire and explosion. Therefore, it is necessary to develop a kind of insulation detection system that can detect the leakage current. The system needs to be online monitoring, and can be found in a timely manner. This research is of great significance to ensure the safety of passengers.The design inspiration of this paper comes from the rapid development of sensor technology and Internet of things. The detection system is mainly used STC company to do the low power processor. The leakage current of the positive and negative electrode of the battery are respectively detected by the on-off of the single chip microcomputer control relay. The signal filtered amplified and sent to the processor processing. At the same time using liquid crystal LCD1602 display data. The collected data is recorded using CAN wireless module for communication. The laying of the line is very simple and easy to implement. Due to the need of power supply, this design uses TI company's specialized voltage regulator chip. In the main control function, the use of ultra low power consumption of STC15F2K60S2_PLCC44. This can achieve environmental protection and energy saving.
（1）做到实时得同步测量电动车的漏电流，帮助用户实时了解得指导车子绝缘情况。
（2）能够通过液晶显示，用户可以更方便地观察。
（3）可以将数据传输到车载系统。
（4）可以具体的检测出是电池的哪一端发生的漏电，便于乘客检修。
结合以上的几点，需要研制出智能化、安全化、准确化得纯电动汽车电池绝缘系统。该系统对于保障乘客的人身安全，增加电瓶寿命具有非常特殊的意义。
（1）需要在检测中维持手摇发电机一定的速度才可以保证正常电压得输出。
（2）对于同一个摇表来说，其测量量程范围不大，其电压等级也不够高。
（3） 刻度非线性。读数时不够精确，测量误差也比较大。
（4）输出电压不够稳定，有波动，操作繁琐。
1.3.2交流测量法
交流测量法先将往被测电阻网络中注入一种频率较低的交流电压。然后再通过比较计算最终得出相应的参数，就能够计算出当前绝缘状态。
继电器
运放Байду номын сангаас电器继电器
带通滤波
继电保护
相位比较R+ R-
同步信号
去除杂波
交流信号
A/D
单片机
LCD
图1-2 交流测算法原理图
1.3.3车载直流电压测算法
车子本身的绝缘状态易受使用者的影响。水汽，油渍，灰尘都可能影响整车的状态。即使绝缘老化是一种缓变得过程。但是由于乘客不一定时刻为安全方面着想。如果不定期做绝缘检测，最终会酿起事故。最好的做法就是最好可以把这个检测模块直接设计在车体内。做到时时动态监测车子的绝缘状况，可以省去不必要的麻烦。这更可以做到及时排查故障，最大程度保障乘客得生命和车子的使用安全。鉴于以上方面，对漏电流绝缘系统研究要可以达到下面四个要点：
然而，环境的污染的问题日益严重的事实摆在人类面前。目前各国都在努力寻求突破的办法。结果纯电动汽车又一次进入大众视眼。当前电池的性能较以前提升不少。电动汽车所能驾驶的距离增加很多。这也注定了纯电动汽车终将走进千家万户。
电动汽车有非常多的优点。然而它也也是有短板的。一些因为纯电动汽车的电池大都使用多节蓄电池串联，其总电压大小一般高于400V[4]。所以万一发生电器方面的事故，很容易对乘客造成不可挽救的人身伤害。从这一点考虑，绝缘系统的研究发展必然伴随纯电动汽车的推广。这种系统的研究必然伴随电池的发展。绝缘检察可以大概的估算出车子本身的绝缘状态，这样一旦发生故障就能够做到及时地排查[5]。这能够避免灾难的发生，挽救财产的损失，挽回人的性命。所以说绝检测量也是一种必然的责任。
该种测算法采用来一个低频的信号产生器。由其发出一种低频地交流电再注入到电动汽车的车载系统中去。电瓶如果绝缘老化，该低频信号就会由接地线路和车子壳组成回路。使用移相的科技方法，把互感器采到的电压信号适当放大，滤波。该信号再与标准电压信号比较相位，过滤分布电容的干扰，就不难算得电阻性阻抗的大小。这样就很容易求得各个负荷实际的接地阻抗，查找故障发生回路。
通过此法测试绝缘阻抗也同样存在一定的缺点，因为该电路是需要往直流回路中注入一种交流电。这样易受分布电容干扰，也还会对本身电气回路产生一定的影响。不过由于分布电容反比频率，所以采用低频可以直接降低干扰。但是这种做法系统的精度是无法保障的。并且系统的成本也会相对增多。